EP2628973B1 - Hydropneumatisches Verstellelement - Google Patents

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EP2628973B1
EP2628973B1 EP13155149.1A EP13155149A EP2628973B1 EP 2628973 B1 EP2628973 B1 EP 2628973B1 EP 13155149 A EP13155149 A EP 13155149A EP 2628973 B1 EP2628973 B1 EP 2628973B1
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EP
European Patent Office
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adjusting element
plunger
bypass
plunger rod
element according
Prior art date
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EP13155149.1A
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English (en)
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EP2628973A3 (de
EP2628973A2 (de
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Kay Angermann
Peter Miersch
Christian Rühle
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Al-Ko Daempfungstechnik GmbH
Original Assignee
Al-Ko Dampfungstechnik GmbH
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Publication date
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Publication of EP2628973A3 publication Critical patent/EP2628973A3/de
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    • F16J15/324—Arrangements for lubrication or cooling of the sealing itself
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    • F16F9/32—Details
    • F16F9/58—Stroke limiting stops, e.g. arranged on the piston rod outside the cylinder
    • F16F9/585—Stroke limiting stops, e.g. arranged on the piston rod outside the cylinder within the cylinder, in contact with working fluid

Definitions

  • the invention relates to a hydropneumatic adjusting element with the features in the preamble of the main claim.
  • a hydropneumatic adjustment is known from the practice, for example US 2005/178627 A1 .
  • EP 0 798 485 A2 and DE 81 142 19 U It has a filled with compressed gas and oil cylinder with a piston rod, a piston rod seal, a piston and a piston bypass for the gas transfer.
  • hydropneumatic adjusting elements there is a leakage problem.
  • the effect of the piston rod seal decreases over time, so that the high-pressure gas penetrates due to permeability, thus can escape from the adjusting element and the force of the adjusting element decreases.
  • the invention solves this problem with the features in the main claim.
  • the claimed hydropneumatic adjusting element is provided and designed for a given lying installation position, in which the leakage problem is particularly serious. In this lying installation position, the hydropneumatic adjustment is operated.
  • the invention proposes a bypass training, which leads to a congestion of an in-cylinder and in consequence to a forced wetting of the piston rod seal with extending piston rod.
  • the piston rod seal remains moist and retains its sealing effect.
  • the congestion and wetting takes place each time when the piston rod extends far, especially to the stop.
  • the liquid preferably has a lubricating effect. It can be an oil, for example.
  • the piston bypass is designed and arranged such that the passage of liquid in said installation position is prevented. Furthermore, it is advantageous for congestion and wetting to arrange the piston bypass and in particular its seal-side access opening in relation to the horizontal or horizontal installation position as high as possible.
  • the piston bypass can be located in the piston itself or in the piston rod.
  • a rod-side arrangement is particularly advantageous in connection with a lockable gas spring and a blocking mechanism located in the piston rod. For this purpose, the arrangement of the seal-side access opening at the top of the piston rod is recommended.
  • a disc or sleeve In the extension direction in front of the piston rod seal is preferably a disc or sleeve. This can be arranged at an axial distance or in contact with the piston rod seal.
  • the washer or sleeve may surround the piston rod at a radial distance.
  • the horizontally installed hydropneumatic adjustment has advantages for all types of cylinders, where the gas is filled with very high pressure thanks to its high tightness.
  • Cylinders with short construction and stroke length of the extendable piston rod which have a particularly high gas pressure level and are particularly sensitive to leakage losses.
  • the stroke length is 100 to 200 mm, in particular 30 to 100 mm.
  • the piston rod seal is designed as a lip seal. Furthermore, the piston is sealed against the cylinder.
  • the invention relates to a hydropneumatic adjusting element (1), which is also referred to as a gas spring or gas spring and which is preferably installed in a horizontal or horizontal position at the site.
  • the invention further relates to a method for operating a hydropneumatic adjusting element (1).
  • FIG. 1 and 2 show a first variant of a hydropneumatic adjusting element (1), which has a cylinder or a pressure tube (2) with a piston arranged therein displaceably (9) and an extendable piston rod (10). The parts are arranged coaxially with the central cylinder axis (11).
  • the piston (9) is arranged at the inner and rear piston rod end. It is sealed off from the cylinder jacket by a piston seal (23) and divides the interior (8) of the cylinder (2) into two regions (19, 26). The interior region located in the extension direction (25) in front of and in front of the piston is called the pressure chamber (19).
  • the interior (8) is filled with a pressurized gas, e.g. Nitrogen and filled with a small amount of liquid.
  • the liquid can have a lubricating effect and is for example an oil.
  • the cylinder (2) may have a short overall length of approximately 100 to 200 mm in the illustrated embodiment.
  • the stroke of the extendable piston rod may be, for example, 30 to 100 mm. Length and stroke can be larger.
  • Such a hydro-pneumatic adjusting element (1) is suitable, for example, for seating furniture, e.g. Airplane or railroad seats and for a backrest adjustment. If the installation space is tight and the cylinder length or installation length is correspondingly short, it requires a correspondingly high gas pressure to provide the desired adjustment forces.
  • the gas pressure may e.g. between 30 and 50 bar.
  • the tubular cylinder (2) is the front side in the extension direction (25) closed at the front by a head piece (5) and at the rear by a bottom (6).
  • a port (7) e.g. a bearing eye, located for the cylinder assembly.
  • the head piece (5) has an eg central opening for the passage of the piston rod (10).
  • the piston rod (10) can also carry a connection (7), for example in the form of a thread, at the front end.
  • the headpiece (5) has a piston rod guide (18) and one behind arranged and the pressure chamber (19) facing piston rod seal (17).
  • the piston rod seal (17) peripherally surrounds the cylindrical piston rod (10) and seals it against unwanted gas leakage. It can be designed for example as a lip seal.
  • a disc or sleeve (20) may be arranged in a suitable position.
  • the disc or sleeve (20) may, for example, as in FIG. 2 with axial distance to the piston rod seal (17) or as in FIG. 4 be arranged in contact with the piston rod seal (17).
  • the piston (9) is solid in the embodiment shown and is impermeable to the compressed gas in the axial direction.
  • the liquid is located in the pressure chamber (19) in front of the piston (9).
  • the piston stroke in the extension direction (25) can be limited by a stop (24) on the cylinder jacket.
  • the adjusting element (1) is lockable and has an externally operable locking mechanism (16), which is e.g. is disposed in the hollow piston rod (10) and acts on a valve located at the rear rod end (15).
  • the cylinder (2) has a bypass (12) for the passage of the compressed gas from the pressure chamber (19) in the rear region (26) of the inner space (8).
  • This bypass or piston bypass (12) is arranged in the illustrated embodiment of a lockable gas spring (1) in the piston rod (10).
  • a central cavity (13) which communicates with the pressure chamber (19) via a radial access opening (14) in the piston rod jacket.
  • the piston bypass (12) is designed and arranged such that during operation of the hydropneumatic adjustment element (1) and in the predetermined horizontal or horizontal installation position or axis alignment (11) the passage of liquid from the pressure chamber (19) into the rear interior region (26). prevented or at least substantially reduced.
  • the sealed piston (9) in the extension movement in the pressure chamber (19) befindliches liquid or oil entrains and with extended piston rod (10) according to FIG. 2 creates a jam (22) of the liquid on the piston rod seal (17).
  • the amount of liquid arranged in the pressure chamber (19) is correspondingly adapted to the remaining volume of the pressure chamber (19) before the extended piston (9). The congestion increases the liquid level and ensures a large-area seal wetting. This prevents the piston rod seal (17) from drying out and resulting gas leakage.
  • the said formation and effect of the piston bypass (12), which allows a gas transfer between the interior region (19, 26), but prevents or prevents a liquid transfer, is in the embodiment shown by an arrangement of the access opening (14) at the top, in particular at Vertex reaching the piston rod (10).
  • In the pressure chamber (19) can thereby increase the oil level over the central axis (11) to just below the elevated access opening (14) before liquid or oil in the cavity (13) or bypass (12) and further in the rear interior area 26 can run.
  • a wetting of the pressure chamber (19) towards free piston rod seal (17) is through this high opening position over more than half of the sealing surface or the sealing circumference possible.
  • the moving oil from the extending piston (9) with momentum to the piston rod seal (17) rises in a surge at the seal wall as on a baffle wall, thereby moving beyond the level of the access opening (14).
  • the pressure to the chamber (19) facing sealing wall can be wetted to an even greater extent and completely or at least almost completely.
  • the access opening (14) is arranged at a short distance in front of or directly on the piston front and is thereby distanced to the rear a greater distance from the piston rod seal (17).
  • leakage of the liquid or the oil through the bypass (12) can be prevented despite a dynamic surge. From the spill dripping oil thereby runs down the piston rod shell, before it reaches the access opening (14).
  • the piston rod (10) can have a favorable cross-sectional shape which, for example, is circular or oval.
  • the access opening (14) is located at the ingestion of FIG. 2 shown Kolbenend ein also between the piston (9) and the aforementioned disc or sleeve (20) which is externally on the jacket of a stepped head piece (5) or the cylinder (2) is held.
  • the access opening (14) is also located in the area of the piston stop (24). This is designed, for example, annular and circumferentially held on annular indentations of the cylinder jacket and optionally supported axially forward on the head piece (5).
  • the disc or sleeve (20) has a central passage opening for the piston rod (10) and surrounds the piston rod (10) with a radial distance.
  • the Washer or sleeve (20) has in the embodiment of FIG. 2 On the outside a certain overlap with the outer edge of the piston rod seal (17) and is axially distanced from this a small piece.
  • the disc or sleeve (20) can thereby serve as a splash guard for the oil or liquid surge and help to prevent or at least complicate a refluxing oil or liquid to the access opening (14).
  • the disk or sleeve (20) has one or more passage openings (21) for the liquid passage and the congestion on the lower area in the installation position. As a result, the entire lower sealing area can be completely reached and wetted.
  • the pneumatic adjusting element (1) further comprises a mounting latches securing (4), with a correct mounting position with respect to the desired position of the access opening (14) of the piston bypass (12) can be ensured.
  • the installation-mounting safety device (4) is formed by a marking on the upper side of the outer piston rod end. A marker (4) visible from above signals an upper position of the access opening (14). In the wrong and 180 ° about the axis (11) rotated mounting position, the mark (4) is not visible, the access opening (14) facing down and not the desired jamming and wetting function has.
  • FIG. 3 and 4 show another variant of the hydropneumatic adjusting element (1), which may have a greater construction and stroke length in this case.
  • the element parts cylinder (2), piston (9), piston rod (10), interior education, disc (20) and piston seal (17) may be the same or similar to the first embodiment.
  • FIG. 4 shows on the other hand Abwandlungsa for the disc or sleeve (20) and for the liquid or oil intake.
  • the disk or sleeve (20) is solid in the embodiment shown and lies peripherally on the cylinder inner shell. On passage openings (21) can be omitted in this case. A liquid or oil passage is possible at the central passage opening which surrounds the piston rod (10) at a radial distance.
  • the disc or sleeve (20) is mounted axially in abutment with the piston rod seal (17) in the cylinder (2). It can have a piston rod seal (17) towards conically widening shape of its passage opening. This provides a sufficiently large Stau Strukturs Scheme (22) in front of the seal (17) and in particular on the movable lip.
  • the storage element (27) may be formed, for example, sponge-like. In the embodiment shown it consists of a cell elastomer.
  • the storage element (27) can have a ring shape and surround the piston rod (10) with a radial distance.
  • the storage element (27) may have on its circumference a dimensionally stable sleeve (28) with the same width, which is fitting and mounted on the cylinder inner wall.
  • the sleeve (28) may have a stabilizing and distancing function for the storage element (27).
  • the storage element (27) may have with the sleeve (28) approximately the same radial thickness as the disc or sleeve (20), wherein their passage openings are substantially aligned. In the axial direction can be between the rear end the storage element (27) and the piston stop (24) a gap be present Alternatively, a system is possible.
  • the disk or sleeve (20) and the storage element (27) with its spacer sleeve (28) may optionally move axially slightly in the cylinder (2).
  • the piston rod (10) may be extended forward in the second embodiment.
  • the hydropneumatic adjusting element (1) can also have a protective tube (3), which surrounds the cylinder (2) and the piston rod (10) on the outside and is moved along in the outward movement.
  • the protective tube (3) is fastened with an end disc to the front piston rod end, e.g. at the connection (7).
  • the protective tube (3) slides axially along the cylinder (2) and may have a seal with the cylinder jacket at the rearward projection.
  • the adjusting element (1) of the second embodiment can also be blockable and have an internal blocking mechanism (16) with a piston bypass (12) arranged in the piston rod (10) and a raised access opening (14) on the upper side of the rod.
  • a mounting plate fuse (4) and a piston stopper (24) and a disc or sleeve (20) is present.
  • the formation of the liquid or oil jam (22) also follows in the manner described above as in the first embodiment.
  • the access opening (14) may be present several times, wherein a plurality of openings in an axial row at the top, in particular at the apex, the piston rod (10) are as in the shown embodiments. They may alternatively be distributed in other ways and at least in the upper region of the piston rod (10). are located.
  • the bypass (12) in the piston (9) may be arranged, wherein the piston rod (10) may have a closed and for the media in the interior (8) has an impermeable shape.
  • the seal-side access opening is also above the central axis (11) and prevented by the high position a liquid or oil transfer from the pressure chamber (19) in the rear interior region (26 ).
  • other bypass variants e.g. with the outside in high position on the cylinder (2) arranged overflow possible.
  • the mounting plate fuse (4) can be realized in other ways, e.g. by design specifications on the one or more connections (7), which allow only a horizontal mounting position and rotational position about the axis (11), in which an access opening (14) has a high position.
  • the other constructive embodiments of the hydropneumatic adjusting element (1) can vary as desired.
  • a piston bypass (12) in the piston rod (10) without blocking mechanism (16) and without valve (15) may be present.
  • hydropneumatic adjusting element (1) with a slight inclination at the place of use.
  • the front and free piston rod end can be directed up or down.
  • a favorable inclination angle range in an inclined mounting position is, for example, up to ⁇ 5 ° to the horizontal.
  • the angle of inclination can alternatively be larger be.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein hydropneumatisches Verstellelement mit den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruchs.
    Ein solches hydropneumatisches Verstellelement ist aus der Praxis bekannt z.B. aus US 2005/178627 A1 , EP 0 798 485 A2 und DE 81 142 19 U . Es weist einen mit Druckgas und Öl gefüllten Zylinder mit einer Kolbenstange, einer Kolbenstangendichtung, einem Kolben und einem Kolbenbypass für den Gasübertritt auf. Bei derartigen hydropneumatischen Verstellelementen besteht ein Dichtigkeitsproblem. Die Wirkung der Kolbenstangendichtung lässt mit der Zeit nach, so dass das unter hohem Druck stehende Gas auf Grund von Permeabilität durchdringt, somit aus dem Verstellelement entweichen kann und die Kraftwirkung des Verstellelements sinkt.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes hydropneumatisches Verstellelement nebst Betriebsverfahren aufzuzeigen.
    Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Hauptanspruch.
    Das beanspruchte hydropneumatische Verstellelement ist für eine vorgegebene liegende Einbaulage vorgesehen und ausgebildet, bei der das Dichtigkeitsproblem besonders gravierend ist. In dieser liegenden Einbaulage wird das hydropneumatische Verstellelement betrieben.
    Zur Behebung des Dichtigkeitsproblems schlägt die Erfindung eine Bypassausbildung vor, die bei ausfahrender Kolbenstange zu einem Stau einer im Zylinder befindlichen und in Folge zu einer Zwangsbenetzung der Kolbenstangendichtung führt. Die Kolbenstangendichtung bleibt dadurch feucht und behält ihre Dichtwirkung. Vorteilhafterweise findet die Staubildung und Benetzung jedes Mal statt, wenn die Kolbenstange weit ausfährt, insbesondere bis zum Anschlag. Die Flüssigkeit hat bevorzugt Schmierwirkung. Sie kann z.B. ein Öl sein.
  • Für die Staubildung und Benetzung ist es günstig, wenn der Kolbenbypass derart ausgebildet und angeordnet ist, dass der Übertritt von Flüssigkeit in der besagten Einbaulage verhindert wird. Ferner ist es zur Staubildung und Benetzung vorteilhaft, den Kolbenbypass und insbesondere dessen dichtungseitige Zugangsöffnung bezogen auf die liegende beziehungsweise horizontale Einbaulage möglichst hoch anzuordnen. Der Kolbenbypass kann sich dabei im Kolben selbst oder in der Kolbenstange befinden. Eine stangenseitige Anordnung ist vor allem in Verbindung mit einer blockierbaren Gasfeder und einem in der Kolbenstange befindlichem Blockiermechanismus vorteilhaft. Hierfür empfiehlt sich die Anordnung der dichtungseitigen Zugangsöffnung an der Oberseite der Kolbenstange.
  • In Ausfahrrichtung vor der Kolbenstangendichtung befindet sich vorzugsweise eine Scheibe oder Hülse. Diese kann mit axialem Abstand oder in Anlage an der Kolbenstangendichtung angeordnet sein. Die Scheibe oder Hülse kann die Kolbenstange mit radialem Abstand umgeben. Günstig ist die Anordnung von einer oder mehreren unten liegenden Durchlassöffnungen an der Scheibe oder Hülse, die den Flüssigkeitsdurchtritt und die Staubildung bzw. Benetzung der unteren Dichtungsbereiche ermöglichen. Vorteilhaft ist eine zur Kolbenstangendichtung hin sich erweiternde konische Form einer solchen Durchlassöffnung.
  • Das liegend einzubauende hydropneumatische Verstellelement hat dank seiner hohen Dichtigkeit Vorteile für alle Arten von Zylindern, bei denen das Gas mit sehr hohem Druck eingefüllt wird. Insbesondere bestehen Vorteile bei Zylindern mit kurzer Bau- und Hublänge der ausfahrbaren Kolbenstange, die ein besonders hohes Gasdruckniveau haben und die gegen Dichtigkeitsverluste besonders empfindlich sind. In einer bevorzugten Ausführung beträgt die Hublänge 100 bis 200 mm, insbesondere 30 bis 100 mm.
  • In einer bevorzugten Ausführung ist die Kolbenstangendichtung als Lippendichtung ausgebildet. Ferner ist der Kolben gegenüber dem Zylinder abgedichtet.
  • In den Unteransprüchen für weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
  • Die Erfindung ist in den Zeichnungen vorteilhaft und schematisch dargestellt. Im Einzelnen zeigen:
    • Figur 1:
    Eine erste Variante eines hydropneumatischen Verstellelements mit liegender Einbaulage in Seitenansicht,
    Figur 2:
    einen Längsschnitt durch das Verstellelement von Figur 1,
    Figur 3:
    eine Variante eines hydropneumatischen Stellelements mit Schutzrohr in Seitenansicht und
    Figur 4:
    einen Längsschnitt durch das Verstellelement von Figur 3.
  • Die Erfindung betrifft ein hydropneumatisches Verstellelement (1), das auch als Gasdruckfeder oder Gasfeder bezeichnet wird und das bevorzugt in liegender oder horizontaler Stellung am Einsatzort eingebaut wird. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb eines hydropneumatischen Verstellelements (1).
  • Für die Ausbildung des hydropneumatischen Verstellelements (1) sind in den Zeichnungen verschiedene Ausführungsbeispiele dargestellt.
  • Figur 1 und 2 zeigen eine erste Variante eines hydropneumatischen Verstellelements (1), welches einen Zylinder oder ein Druckrohr (2) mit einem darin verschieblich angeordneten Kolben (9) und einer ausfahrbaren Kolbenstange (10) aufweist. Die Teile sind koaxial zur zentralen Zylinderachse (11) angeordnet.
  • Der Kolben (9) ist am inneren bzw. rückwärtigen Kolbenstangenende angeordnet. Er ist über eine Kolbendichtung (23) gegenüber dem Zylindermantel abgedichtet und unterteilt den Innenraum (8) des Zylinders (2) in zwei Bereiche (19,26). Der in Ausfahrrichtung (25) vordere und vor dem Kolben befindliche Innenraumbereich wird als Druckkammer (19) bezeichnet.
  • Der Innenraum (8) ist mit einem unter Druck stehenden Gas, z.B. Stickstoff und mit einer kleinen Menge Flüssigkeit gefüllt. Die Flüssigkeit kann Schmierwirkung haben und ist zum Beispiel ein Öl. Der Zylinder (2) kann in der gezeigten Ausführungsform eine kurze Baulänge von circa 100 bis 200 mm haben. Der Hub der ausfahrbaren Kolbenstange kann zum Beispiel 30 bis 100 mm betragen. Baulänge und Hub können auch größer sein.
  • Ein solches hydropneumatisches Verstellelement (1) eignet sich zum Beispiel für Sitzmöbel, z.B. Flugzeug- oder Eisenbahnsitze und für eine Lehnenverstellung. Wenn der Einbauraum knapp bemessen ist und die Zylinderlänge bzw. Einbaulänge entsprechend kurz ist, bedarf es eines entsprechend hohen Gasdrucks um die gewünschten Verstellkräfte bereit zu stellen. Der Gasdruck kann z.B. zwischen 30 und 50 bar betragen.
  • Der rohrförmige Zylinder (2) ist stirnseitig in Ausfahrrichtung (25) vorn durch ein Kopfstück (5) und hinten durch einen Boden (6) verschlossen. Am Boden (6) kann sich ein Anschluss (7), z.B. ein Lagerauge, für die Zylindermontage befinden.
  • Das Kopfstück (5) weist eine z.B. zentrale Öffnung für den Durchtritt der Kolbenstange (10) auf. Die Kolbenstange (10) kann am frontseitigen Ende ebenfalls einen Anschluss (7), z.B. in Form eines Gewindes, tragen. Das Kopfstück (5) weist eine Kolbenstangenführung (18) und eine dahinter angeordnete und zur Druckkammer (19) weisende Kolbenstangendichtung (17) auf. Die Kolbenstangendichtung (17) umschließt umfangseitig die zylindrische Kolbenstange (10) und dichtet sie gegen unerwünschten Gasaustritt ab. Sie kann z.B. als Lippendichtung ausgebildet sein.
  • Hinter der Kolbenstangendichtung (17) kann in der Druckkammer (19) eine Scheibe oder Hülse (20) in geeigneter Position angeordnet sein. Die Scheibe oder Hülse (20) kann z.B. wie in Figur 2 mit axialer Distanz zur Kolbenstangendichtung (17) oder wie in Figur 4 in Anlage an der Kolbenstangendichtung (17) angeordnet sein.
  • Der Kolben (9) ist im gezeigten Ausführungsbeispiel massiv ausgebildet und ist für das Druckgas in Axialrichtung undurchlässig. Die Flüssigkeit befindet sich in der Druckkammer (19) vor dem Kolben (9). Der Kolbenweg in Ausfahrrichtung (25) kann durch einen Anschlag (24) am Zylindermantel begrenzt werden.
  • Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Verstellelement (1) blockierbar und weist einen von außen betätigbaren Blockiermechanismus (16) auf, der z.B. in der hohlen Kolbenstange (10) angeordnet ist und auf ein am rückwärtigen Stangenende befindliches Ventil (15) einwirkt.
  • Der Zylinder (2) weist einen Bypass (12) für den Übertritt des Druckgases aus der Druckkammer (19) in den rückwärtigen Bereich (26) des Innenraums (8) auf. Dieser Bypass oder Kolbenbypass (12) ist im gezeigten Ausführungsbeispiel einer blockierbaren Gasfeder (1) in der Kolbenstange (10) angeordnet. Hier befindet sich vor dem Ventil (15) ein zentraler Hohlraum (13), der über eine radiale Zugangsöffnung (14) im Kolbenstangenmantel mit der Druckkammer (19) in Verbindung steht.
  • Der Kolbenbypass (12) ist derart ausgebildet und angeordnet, dass im Betrieb des hydropneumatischen Verstellelements (1) und in der vorgegebenen horizontalen oder liegenden Einbaulage oder Achsausrichtung (11) der Übertritt von Flüssigkeit aus dem Druckraum (19) in den hinteren Innenraumbereich (26) verhindert oder zumindest wesentlich vermindert wird. Durch die Bypassausbildung und -anordnung wird ferner erreicht, dass der abgedichtete Kolben (9) bei der Ausfahrbewegung die im Druckraum (19) befindliche Flüssigkeit bzw. das Öl mitnimmt und bei ausgefahrener Kolbenstange (10) gemäß Figur 2 einen Stau (22) der Flüssigkeit an der Kolbenstangendichtung (17) erzeugt. Die im Druckraum (19) angeordnete Flüssigkeitsmenge ist entsprechend auf das verbleibende Volumen der Druckkammer (19) vor dem ausgefahrenen Kolben (9) angepasst. Durch die Staubildung steigt das Flüssigkeitsniveau und sorgt für eine großflächige Dichtungsbenetzung . Dies verhindert ein Austrocknen der Kolbenstangendichtung (17) und eine hierdurch bedingte Gasleckage.
  • Die besagte Ausbildung und Wirkung des Kolbenbypass (12), der einen Gasübertritt zwischen den Innenraumbereich (19, 26) ermöglicht, einen Flüssigkeitsübertritt aber sperrt oder verhindert, wird bei der gezeigten Ausführungsform durch eine Anordnung der Zugangsöffnung (14) an der Oberseite, insbesondere am Scheitel, der Kolbenstange (10) erreicht. In der Druckkammer (19) kann dadurch das Ölstauniveau über die Zentralachse (11) hinweg bis knapp unter die hochliegende Zugangsöffnung (14) steigen, bevor Flüssigkeit oder Öl in den Hohlraum (13) bzw. Bypass (12) und weiter in den hinteren Innenraumbereich 26 laufen kann.
  • Eine Benetzung der zur Druckkammer (19) hin frei liegenden Kolbenstangendichtung (17) ist durch diese hohe Öffnungslage über mehr als der Hälfte der Dichtungsfläche bzw. des Dichtungsumfangs möglich. Hinzu kommen dynamische Effekte, welche den Benetzungsgrad noch weiter erhöhen. Das vom ausfahrenden Kolben (9) mit Schwung zur Kolbenstangendichtung (17) bewegte Öl steigt in einem Schwall an der Dichtungswand wie an einer Prallwand nach oben und bewegt sich dabei bis über das Niveau der Zugangsöffnung (14) hinaus. Die zur Druckkammer (19) weisende Dichtungswandung kann dadurch in noch größerem Maße und vollständig oder zumindest fast vollständig benetzt werden.
  • Die Zugangsöffnung (14) mit geringem Abstand vor oder direkt an der Kolbenfront angeordnet und ist dadurch ein größeres Stück von der Kolbenstangendichtung (17) nach hinten distanziert. Hierdurch kann trotz einer dynamischen Schwallbildung ein Auslaufen der Flüssigkeit bzw. des Öls durch den Bypass (12) verhindert werden. Aus dem Schwall tropfendes Öl läuft dadurch am Kolbenstangenmantel nach unten ab, bevor es bis zur Zugangsöffnung (14) gelangt. Die Kolbenstange (10) kann hierfür eine günstige Querschnittsform aufweisen, die zum Beispiel kreisrund oder oval ist.
  • Die Zugangsöffnung (14) befindet sich bei Einnahme der in Figur 2 gezeigten Kolbenendstellung außerdem zwischen dem Kolben (9) und der vorerwähnten Scheibe oder Hülse (20), die außenseitig am Mantel eines z.B. abgestuften Kopfstücks (5) oder des Zylinders(2) gehalten ist. Die Zugangsöffnung (14) befindet sich dabei auch im Bereich des Kolbenanschlags (24). Dieser ist zum Beispiel ringförmig gestaltet und umfangseitig an ringförmigen Einprägungen des Zylindermantels gehalten sowie ggf. nach vorn axial am Kopfstück (5) abgestützt.
  • Die Scheibe oder Hülse (20) weist eine zentrale Durchgangsöffnung für die Kolbenstange (10) auf und umgibt die Kolbenstange (10) mit einem radialen Abstand. Die Scheibe oder Hülse (20) hat im Ausführungsbeispiel von Figur 2 außenseitig eine gewisse Überdeckung mit dem Außenrand der Kolbenstangendichtung (17) und ist von dieser ein kleines Stück axial distanziert. Die Scheibe oder Hülse (20) kann dadurch als Spritzschutz für den Öl- oder Flüssigkeitsschwall dienen und mithelfen, ein rückfließendes Öl oder der Flüssigkeit zur Zugangsöffnung (14) zu verhindern oder zumindest zu erschweren.
  • Die Scheibe oder Hülse (20) hat andererseits an dem in Einbaulage unteren Bereich eine oder mehrere Durchlassöffnungen (21) für den Flüssigkeitsdurchtritt und die Staubildung. Hierdurch kann der gesamte untere Dichtungsbereich vollständig erreicht und benetzt werden.
  • Das pneumatische Verstellelement (1) weist ferner eine Einbaulagensicherung (4) auf, mit der eine korrekte Einbaulage mit Bezug auf die gewünschte Position der Zugangsöffnung (14) des Kolbenbypass (12) sichergestellt werden kann. In der gezeigten Ausführungsform wird die Einbaulagensicherung (4) von einer Markierung an der Oberseite des außenliegenden Kolbenstangenendes gebildet. Eine von oben sichtbare Markierung (4) signalisiert eine obere Lage der Zugangsöffnung (14). Bei falscher und um 180° um die Achse (11) gedrehter Einbaulage ist die Markierung (4) nicht sichtbar, wobei die Zugangsöffnung (14) nach unten weist und nicht die gewünschte stau- und benetzungsbildende Funktion hat.
  • Figur 3 und 4 zeigen eine andere Variante des hydropneumatischen Verstellelements (1), das in diesem Fall ein größere Bau- und Hublänge haben kann. Die Elementteile Zylinder (2), Kolben (9), Kolbenstange (10), Innenraumausbildung, Scheibe (20) und Kolbendichtung (17) können gleich oder ähnlich wie im ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet sein.
  • Figur 4 zeigt andererseits Abwandlungsmöglichkeiten für die Scheibe oder Hülse (20) und für die Flüssigkeits- oder Ölaufnahme.
  • Die Scheibe oder Hülse (20) ist in der gezeigten Ausführungsform massiv ausgebildet und liegt umfangseitig am Zylinderinnenmantel an. Auf Durchgangsöffnungen (21) kann in diesem Fall verzichtet werden. Ein Flüssigkeits- oder Öldurchtritt ist an der zentralen Durchlassöffnung möglich, welche die Kolbenstange (10) mit einem radialen Abstand umgibt. In der Variante von Figur 4 ist die Scheibe oder Hülse (20) axial in Anlage an der Kolbenstangendichtung (17) im Zylinder (2) montiert. Sie kann dabei eine zur Kolbenstangendichtung (17) hin sich konisch erweiternde Form ihrer Durchlassöffnung haben. Dies bietet einen ausreichend großen Staubildungsbereich (22) vor der Dichtung (17) und insbesondere an deren beweglicher Lippe.
  • Bei der Variante von Figur 4 ist ein Speicherelement (27) für die Flüssigkeit, insbesondere das Öl, angeordnet, welches sich in Axialrichtung hinter der Scheibe oder Hülse (20) befinden kann. Das Speicherelement (27) kann z.B. schwammartig ausgebildet sein. In der gezeigten Ausführungsform besteht es aus einem Zellelastomer. Das Speicherelement (27) kann eine Ringform haben und die Kolbenstange (10) mit einem radialen Abstand umgeben.
  • Das Speicherelement (27) kann umfangseitig eine formstabile Hülse (28) mit gleicher Breite aufweisen, welche an der Zylinderinnenwand anliegend und montiert ist. Die Hülse (28) kann eine Stabilisierungs- und Distanzierungsfunktion für das Speicherelement (27) haben. Das Speicherelement (27) kann mit der Hülse (28) in etwa die gleiche radiale Dicke wie die Scheibe oder Hülse (20) haben, wobei ihre Durchgangsöffnungen im wesentlichen fluchten. In Axialrichtung kann zwischen dem hinteren Ende des Speicherelements (27) und dem Kolbenanschlag (24) ein Spalt vorhanden sein Alternativ ist eine Anlage möglich. Die Scheibe oder Hülse (20) und das Speicherelement (27) mit seiner Distanzhülse (28) können sich ggf. im Zylinder (2) axial etwas bewegen.
  • Die Kolbenstange (10) kann in der zweiten Ausführungsform nach vorn verlängert sein. Das hydropneumatische Verstellelement (1) kann außerdem ein Schutzrohr (3) aufweisen, welches den Zylinder (2) und die Kolbenstange (10) außenseitig umgibt und bei der Ausfahrbewegung mitbewegt wird. Frontseitig ist das Schutzrohr (3) mit einer Stirnscheibe am vorderen Kolbenstangenende befestigt, z.B. am Anschluss (7). Das Schutzrohr (3) gleitet auf dem Zylinder (2) axial entlang und kann am rückwärtigen Vorende eine Abdichtung zum Zylindermantel aufweisen.
  • Das Stellelement (1) des zweiten Ausführungsbeispiels kann ebenfalls blockierbar sein und einen innen liegenden Blockiermechanismus (16) mit einem in der Kolbenstange (10) angeordneten Kolbenbypass (12) und einer hochliegenden Zugangsöffnung (14) an der Stangenoberseite aufweisen. Desgleichen ist auch eine Einbaulagensicherung (4) sowie ein Kolbenanschlag (24) und eine Scheibe oder Hülse (20) vorhanden. Die Bildung des Flüssigkeits- oder Ölstaus (22) folgt ebenfalls in der vorbeschriebenen Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel.
  • Abwandlungen der gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind in verschiedener Weise möglich. Die Zugangsöffnung (14) kann mehrfach vorhanden sein, wobei sich mehrere Öffnungen in einer axialen Reihe an der Oberseite, insbesondere am Scheitel, der Kolbenstange (10) wie in den gezeigen Ausführungsbeispielen befinden. Sie können alternativ in anderer Weise verteilt sein und sich zumindest im oberen Bereich der Kolbenstange (10) befinden.
  • In einer anderen, nicht dargestellten anderen Ausführungsform kann der Bypass (12) im Kolben (9) angeordnet sein, wobei die Kolbenstange (10) eine geschlossene und für die Medien im Innenraum (8) eine undurchlässige Form haben kann. Bei einem solchen Bypass, der zum Beispiel als einfaches Drosselventil ausgebildet ist, befindet sich die dichtungseitige Zugangsöffnung ebenfalls oberhalb der Zentralachse (11) und verhindert durch die hoch liegende Lage einen Flüssigkeits- oder Ölübertritt aus dem Druckraum (19) in den hinteren Innenraumbereich (26). Zu dieser Variante kann es ebenfalls vielfältige Abwandlungen für die konstruktive Ausgestaltung des Kolbenbypass (12) geben. Ansonsten sind weitere Bypassvarianten, z.B. mit außenseitig in Hochlage am Zylinder (2) angeordneten Überströmkanälen möglich.
  • Die Einbaulagensicherung (4) kann in anderer Weise realisiert werden, z.B. durch konstruktive Vorgaben an dem oder den Anschlüssen (7), die nur eine liegende Montagestellung und Drehlage um die Achse (11) zulassen, in der eine Zugangsöffnung (14) eine hoch liegende Position hat. Auch die sonstigen konstruktiven Ausgestaltungen des hydropneumatischen Verstellelements (1) können beliebig variieren. Insbesondere kann ein Kolbenbypass (12) in der Kolbenstange (10) auch ohne Blockiermechanismus (16) und ohne Ventil (15) vorhanden sein.
  • Außerdem ist es möglich, das hydropneumatische Verstellelement (1) mit einer geringfügigen Schräglage am Einsatzort einzubauen. Das vordere und freie Kolbenstangenende kann dabei nach oben oder nach unten gerichtet sein. Ein günstiger Neigungswinkelbereich bei schräger Einbaulage beträgt z.B. bis zu ± 5° gegen die Horizontale. Der Neigungswinkel kann alternativ größer sein.
  • Ferner können die in den Ausführungsbeispielen gezeigten Merkmale zur Bildung weiterer Varianten miteinander kombiniert oder vertauscht werden.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 1
    Verstellelement hydropneumatisch, Gasfeder
    2
    Zylinder, Druckrohr
    3
    Schutzrohr
    4
    Einbaulagensicherung, Markierung
    5
    Kopfstück
    6
    Boden
    7
    Anschluss
    8
    Innenraum
    9
    Kolben
    10
    Kolbenstange
    11
    Achse, Zylinderachse
    12
    Bypass, Kolbenbypass
    13
    Hohlraum
    14
    Zugangsöffnung
    15
    Ventil
    16
    Blockiermechanismus
    17
    Dichtung, Kolbenstangendichtung
    18
    Führung, Kolbenstangenführung
    19
    Druckkammer
    20
    Scheibe Hülse
    21
    Durchlassöffnung
    22
    Stau, Flüssigkeitsstau, Ölstau
    23
    Kolbendichtung
    24
    Anschlag, Kolbenanschlag
    25
    Ausfahrrichtung
    26
    hinterer Innenraumbereich
    27
    Speicherelement, Ölspeicher
    28
    Hülse, Distanzhülse

Claims (15)

  1. Hydropneumatisches Verstellelement, welches einen mit Druckgas und einer Flüssigkeit, insbesondere Öl, gefüllten Zylinder (2) mit einer Kolbenstange (10) einer Kolbenstangendichtung (17), einem Kolben (9) und einem Kolbenbypass (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellelement (1) eine vorgegebene liegende Einbaulage aufweist, wobei der Kolbenbypass (12) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass der Übertritt von Flüssigkeit verhindert wird und der Kolben (9) bei ausfahrender Kolbenstange (10) einen Flüssigkeitsstau (22) an der Kolbenstangendichtung (17) für deren Benetzung erzeugt.
  2. Verstellelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine dichtungseitige Zugangsöffnung (14) für den Kolbenbypass (12) oberhalb der zentralen Zylinderachse (11) angeordnet ist.
  3. Verstellelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenbypass (12) in der Kolbenstange (10) angeordnet ist, wobei seine dichtungseitige Zugangsöffnung (14) an der Oberseite der Kolbenstange (10) angeordnet ist.
  4. Verstellelement nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellelement (1) einen Blockiermechanismus (16) aufweist, wobei bevorzugt ein Bypass (12) und ein Blockiermechanismus (16) in der Kolbenstange (10) angeordnet sind.
  5. Verstellelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Kolbenstangendichtung (17) eine Scheibe oder Hülse (20) angeordnet ist, welche die Kolbenstange (10) mit radialem Abstand umgibt.
  6. Verstellelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe oder Hülse (20) eine unten liegenden Durchlassöffnung (21) für den Flüssigkeitsdurchtritt aufweist.
  7. Verstellelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine dichtungseitige Zugangsöffnung (14) für den Kolbenbypass (12) an der Kolbenstange (10) mit einem derartigen Abstand vor dem Kolben (9) angeordnet ist, dass sie sich bei ausgefahrener Kolbenstange (10) im Bereich eines Kolbenanschlags (24) befindet.
  8. Verstellelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsmenge auf das Volumen des Druckraums (19) vor dem ausgefahrenen Kolben (9) angepasst ist.
  9. Verstellelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Druckraum (19) eine Speicherelement (27) für die Flüssigkeit, insbesondere das Öl, angeordnet ist.
  10. Verstellelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein bevorzugt ringförmig und schwammartig, insbesondere als Zellelastomer, ausgebildetes Speicherelement (27) umfangseitig von einer formstabilen Hülse (28) umgeben ist.
  11. Verstellelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellelement (1) eine Einbaulagensicherung (4), insbesondere eine Markierung, aufweist.
  12. Verstellelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einbaulagensicherung (4), insbesondere eine Markierung, eine definierte Zuordnung zu einer hoch liegenden dichtungseitige Zugangsöffnung (14) für den Kolbenbypass (12) aufweist.
  13. Verstellelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellelement (1) ein mit der Kolbenstange (10) verbundenes und über den Zylinder (2) umgebendes Schutzrohr (3) aufweist.
  14. Verstellelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellelement (1) eine horizontale oder schwach geneigte Einbaulage, vorzugsweise eine schräge Einbaulage mit einem Neigungswinkel von bis zu ± 5° gegen die Horizontale, aufweist.
  15. Verfahren zum Betrieb eines hydropneumatischen Verstellelements (1), welches einen mit Druckgas und einer Flüssigkeit, insbesondere Öl, gefüllten Zylinder (2) mit einer Kolbenstange (10) einer Kolbenstangendichtung (17), einem Kolben (9) und einem Kolbenbypass (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellelement (1) eine vorgegebene liegende Einbaulage einnimmt, wobei der Kolbenbypass (12) derart ausgebildet und angeordnet wird, dass der Übertritt von Flüssigkeit verhindert wird und der Kolben (9) bei ausfahrender Kolbenstange (10) einen Flüssigkeitsstau (22) an der Kolbenstangendichtung (17) für deren Benetzung erzeugt.
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